一种颗粒捕集器再生系统及其控制方法技术方案

本发明专利技术公开了一种颗粒捕集器再生系统及其控制方法，属于发动机尾气处理领域。所述再生系统具体包括：进气管路，连接发动机的进气入口；排气管路，连接发动机的排气出口，其上设置主颗粒捕集器；第一连接管路，连通所述进气管路和所述排气管路，且其出口端连通于所述主颗粒捕集器前端；第二连接管路，其入口端连通于在所述第一连接管路上，出口端连通于所述主颗粒捕集器后端；第三连接管路，其入口端连通于在所述排气管路上，出口端连通于所述主颗粒捕集器后端，所述第三连接管路上设置辅助颗粒捕集器。本发明专利技术通过同时设置主颗粒捕集器和辅助颗粒捕集器，在尽可能地降低结构布置难度的同时，满足整个颗粒捕集器再生系统的再生需求。

A regeneration system of particle catcher and its control method

【技术实现步骤摘要】
一种颗粒捕集器再生系统及其控制方法
本专利技术涉及发动机尾气处理
，尤其涉及一种颗粒捕集器再生系统及其控制方法。
技术介绍
随着排放和油耗法规的日趋严格，节能减排已成为当今汽车发动机发展的首要目标。为满足颗粒物排放法规的要求，汽油机颗粒捕集器(GasolineParticulateFilter，GPF)已成为很多主流的发动机尾气处理装置的必备。GPF采用陶瓷过滤器捕集发动机排气中的颗粒物，颗粒物在GPF内部的沉积会使其两端压降升高，影响发动机性能，因此需要对沉积的颗粒进行清除，即GPF再生。GPF再生可分为主动再生和被动再生两种，主动再生指通过改变汽油机控制策略等外界操作提高GPF中氧气含量和排气温度，使颗粒物氧化再生；被动再生指不借助外界操作，在车辆行驶的减速断油等工况下GPF自动达到再生条件。GPF的主动再生将比较被动再生可以预判和更高效地进行GPF颗粒物的氧化再生，从而降低排气背压，确保汽油机的正常工作，同时降低GPF的堵塞风险，延长GPF的使用寿命。因此，从颗粒物氧化机理出发，实现GPF再生需要尽可能地提高排气中的含氧量和排气温度；现有技术中常采用高压空气罐泵入新鲜空气至GPF达到二次泵气的效果，促进GPF再生；但这种方法需要额外布置空气罐，增加了结构布置难度，在整车上很难采用。因此，亟待提供一种颗粒捕集器再生系统及其控制方法解决上述问题。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种颗粒捕集器再生系统，能够充分满足相应的颗粒捕集器的再生需求，无需额外布置空气罐，降低了结构布置难度。本专利技术的另一个目的在于提供一种颗粒捕集器再生系统的控制方法，其在考虑整车动力性和颗粒捕集器再生需求的基础上控制颗粒捕集器的再生。为实现上述目的，提供以下技术方案：一种颗粒捕集器再生系统，包括：进气管路，所述进气管路的出口连接发动机的进气入口，且所述进气管路上布置有电动增压器；排气管路，所述排气管路的入口连接发动机的排气出口，并沿着排气方向依次布置第一开关阀、主颗粒捕集器和第二开关阀；第一连接管路，所述第一连接管路连通所述进气管路和所述排气管路，且所述第一连接管路的入口端连通于所述电动增压器后，出口端连通于所述第一开关阀和所述主颗粒捕集器之间；所述第一连接管路上设置有调节阀和第三开关阀；所述调节阀能够调节开度，以控制通过所述第一连接管路的气体流量；第二连接管路，所述第二连接管路的入口端连通于所述第一连接管路的所述调节阀和所述第三开关阀之间，出口端连通于所述主颗粒捕集器和所述第二开关阀之间；所述第二连接管路上布置第四开关阀；第三连接管路，所述第三连接管路的入口端连通于所述第一开关阀和所述第一连接管路的出口之间，出口端布连通于所述第二开关阀后，所述第三连接管路沿排气方向依次布置第五开关阀和辅助颗粒捕集器。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的优选方案，所述进气管路沿着进气方向依次布置所述电动增压器和压气机，所述排气管路沿着排气方向依次布置有涡轮、三元催化器、所述第一开关阀、所述主颗粒捕集器和所述第二开关阀；所述压气机与所述涡轮通过轴连接。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的优选方案，所述主颗粒捕集器的前后端分别设置第一压力传感器和第二压力传感器。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的优选方案，所述辅助颗粒捕集器的前后端分别设置第三压力传感器和第四压力传感器。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的优选方案，所述排气管路位于所述第一开关阀与所述主颗粒捕集器之间的部分布置温度传感器，以检测进入所述主颗粒捕集器及所述辅助颗粒捕集器的气体温度。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的优选方案，所述排气管路的最末端布置有流量传感器。一种上述颗粒捕集器再生系统的控制方法，包括如下步骤：S1：监测发动机工作信号、所述排气管路的气体温度T、所述主颗粒捕集器的前后压差ΔP1以及所述辅助颗粒捕集器的前后端压差ΔP2；S2：若发动机已启动工作，则转至步骤S3，否则转至步骤S8；S3：若ΔP1>ΔP1limit1，转至步骤S4，否则转至步骤S6；ΔP1limit1为所述主颗粒捕集器7的第一极限压差；S4：若T＞T0，则转至步骤S5，否则转至步骤S3；T0为所述主颗粒捕集器7以及所述辅助颗粒捕集器8再生所需的最低温度；S5：增加所述电动增压器的转速，提高增压压力，所述调节阀、所述第一开关阀、所述第二开关阀和所述第三开关阀开启，所述第四开关阀和所述第五开关阀关闭，以促进所述主颗粒捕集器的再生；转至步骤S3；S6：若ΔP2>ΔP2limit，则转至步骤S7，否则结束；ΔP2limit为所述辅助颗粒捕集器8的极限压差；S7：所述第一开关阀和所述第五开关阀开启，所述调节阀、所述第四开关阀、所述第二开关阀和所述第三开关阀关闭，进行所述辅助颗粒捕集器的再生；转至步骤S6；S8：若ΔP1>ΔP1limit2，转至步骤S9，否则结束；ΔP1limit2为所述主颗粒捕集器7的第二极限压差，且ΔP1limit1要大于ΔP1limit2；S9：所述电动增压器工作，所述调节阀开启，所述第一开关阀、所述第二开关阀和所述第三开关阀关闭，所述第四开关阀和所述第五开关阀开启，利用增压气体反吹所述主颗粒捕集器，将颗粒物吹入所述辅助颗粒捕集器；转至步骤S8；S10：结束。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的控制方法的优选方案，步骤S2和S3之间中还包括步骤：S21：监测整车扭矩需求信号，若扭矩需求小于80％，则进行后续步骤，否则控制结束。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的控制方法的优选方案，步骤S4中，还包括如下步骤：S41：若T＞T0无法满足，则整车通过发动机工况调整来提高排气温度T，直至T＞T0。作为上述一种颗粒捕集器再生系统的控制方法的优选方案，所述颗粒捕集器再生系统的初始状态为：所述调节阀关闭，所述第三开关阀、所述第四开关阀和所述第五开关阀关闭，所述第一开关阀和所述第二开关阀打开。与现有技术相比，本专利技术的有益效果：1)本专利技术的颗粒捕集器再生系统通过同时设置主颗粒捕集器和辅助颗粒捕集器，并相应地设置不同的管路和阀门，在尽可能地降低结构布置难度的同时，满足整个颗粒捕集器再生系统的再生需求；具体地，在发动机运行时，能够通过第一连接管路的设置提高主颗粒捕集器内的氧气浓度促进颗粒物再生；辅助颗粒捕集器将在发动机工作且主颗粒捕集器无再生需求时引入高压空气，实现自身再生；在发动机停机时，高压空气能够反向导入主颗粒捕集器，并通过管路布置将主颗粒捕集器内颗粒物吹入辅助颗粒捕集器，降低主颗粒捕集器的碳载量，延长主颗粒捕集器的使用寿命。2)本专利技术的颗粒捕集器再生系统的控制方法，在考虑了整车动力性和颗粒捕集器再生需求的基础上控制颗粒捕集器的再生，即控制方法能够根据压差的精确监测，考虑不同的颗粒捕集器的再生需求，实现主颗粒捕集器和辅助颗粒捕集器的分别再生；同时该控制方本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种颗粒捕集器再生系统，其特征在于，包括：/n进气管路(100)，所述进气管路(100)的出口连接发动机的进气入口，且所述进气管路(100)上布置有电动增压器(3)；/n排气管路(200)，所述排气管路(200)的入口连接发动机的排气出口，并沿着排气方向依次布置第一开关阀(201)、主颗粒捕集器(7)和第二开关阀(202)；/n第一连接管路(300)，所述第一连接管路(300)连通所述进气管路(100)和所述排气管路(200)，且所述第一连接管路(300)的入口端连通于所述电动增压器(3)后，出口端连通于所述第一开关阀(201)和所述主颗粒捕集器(7)之间；所述第一连接管路(300)上设置有调节阀(301)和第三开关阀(302)；所述调节阀(301)能够调节开度，以控制通过所述第一连接管路(300)的气体流量；/n第二连接管路(400)，所述第二连接管路(400)的入口端连通于所述第一连接管路(300)的所述调节阀(301)和所述第三开关阀(302)之间，出口端连通于所述主颗粒捕集器(7)和所述第二开关阀(202)之间；所述第二连接管路(400)上布置第四开关阀(401)；/n第三连接管路(500)，所述第三连接管路(500)的入口端连通于所述第一开关阀(201)和所述第一连接管路(300)的出口之间，出口端连通于所述第二开关阀(202)后，所述第三连接管路(500)沿排气方向依次设置有第五开关阀(501)和辅助颗粒捕集器(8)。/n...

【技术特征摘要】
1.一种颗粒捕集器再生系统，其特征在于，包括：
进气管路(100)，所述进气管路(100)的出口连接发动机的进气入口，且所述进气管路(100)上布置有电动增压器(3)；
排气管路(200)，所述排气管路(200)的入口连接发动机的排气出口，并沿着排气方向依次布置第一开关阀(201)、主颗粒捕集器(7)和第二开关阀(202)；
第一连接管路(300)，所述第一连接管路(300)连通所述进气管路(100)和所述排气管路(200)，且所述第一连接管路(300)的入口端连通于所述电动增压器(3)后，出口端连通于所述第一开关阀(201)和所述主颗粒捕集器(7)之间；所述第一连接管路(300)上设置有调节阀(301)和第三开关阀(302)；所述调节阀(301)能够调节开度，以控制通过所述第一连接管路(300)的气体流量；
第二连接管路(400)，所述第二连接管路(400)的入口端连通于所述第一连接管路(300)的所述调节阀(301)和所述第三开关阀(302)之间，出口端连通于所述主颗粒捕集器(7)和所述第二开关阀(202)之间；所述第二连接管路(400)上布置第四开关阀(401)；
第三连接管路(500)，所述第三连接管路(500)的入口端连通于所述第一开关阀(201)和所述第一连接管路(300)的出口之间，出口端连通于所述第二开关阀(202)后，所述第三连接管路(500)沿排气方向依次设置有第五开关阀(501)和辅助颗粒捕集器(8)。


2.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于，所述进气管路(100)沿着进气方向依次布置所述电动增压器(3)和压气机(4)，所述排气管路(200)沿着排气方向依次布置有涡轮(5)、三元催化器(6)、所述第一开关阀(201)、所述主颗粒捕集器(7)和所述第二开关阀(202)；所述压气机(4)与所述涡轮(5)通过轴连接。


3.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于，所述主颗粒捕集器(7)的前后端分别设置第一压力传感器(71)和第二压力传感器(72)。


4.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于，所述辅助颗粒捕集器(8)的前后端分别设置第三压力传感器(81)和第四压力传感器(82)。


5.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于，所述排气管路(200)位于所述第一开关阀(201)与所述主颗粒捕集器(7)之间的部分布置温度传感器(9)，以检测进入所述主颗粒捕集器(7)及所述辅助颗粒捕集器(8)的气体温度。


6.根据权利要求1所述的颗粒捕集器再生系统，其特征在于，所述排气管路(200)的最末端布置有流量传感器(10)。

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【专利技术属性】
技术研发人员：马赫阳，王占峰，韩令海，李金成，
申请(专利权)人：中国第一汽车股份有限公司，
类型：发明
国别省市：吉林;22